Batteria al grafene: Hype diventa una realtà a ricarica rapida

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  Preveggenza quantistica
• 23 Febbraio 2022

Riepilogo approfondimenti

Il grafene sta producendo ondate di accumulo di energia grazie alle sue proprietà uniche, come l'elevata superficie, la resistenza, la flessibilità e l'efficiente conduttività elettrica. Le startup stanno sfruttando queste proprietà per sviluppare batterie che superano quelle tradizionali, promettendo tempi di funzionamento più lunghi, emissioni di carbonio ridotte e tempi di ricarica più rapidi, in particolare per i veicoli elettrici (EV). Nonostante gli alti costi di produzione ne impediscano attualmente un'adozione diffusa, il potenziale delle batterie al grafene potrebbe trasformare vari settori, dagli elettrodomestici ai sistemi di energia rinnovabile.

Contesto di grafene

Il grafene, la forma più sottile di grafite a noi nota, è un materiale che sta guadagnando attenzione nel campo dello stoccaggio di energia. Questo materiale è composto da un singolo strato di atomi di carbonio, che gli conferisce un'elevata superficie rispetto al suo volume. Questa proprietà unica lo rende una scelta eccellente per l'uso in batterie e supercondensatori. La sottigliezza del grafene, combinata con la sua forza, flessibilità e leggerezza, lo rende un efficiente conduttore di elettricità. Offre inoltre una bassa resistenza all'energia termica, che è un fattore critico per le prestazioni della batteria. 

Le startup stanno già sfruttando il potenziale del grafene nella tecnologia delle batterie. Ad esempio, Nanograf ha riferito che le sue batterie mostrano un aumento del 50% del tempo di funzionamento rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio. Inoltre, hanno notato una riduzione del 25% dell'impronta di carbonio totale delle loro batterie e una riduzione del peso della metà per la stessa produzione. 

Un'altra startup, Real Graphene, sta sfruttando la durabilità del grafene per creare batterie in grado di gestire una corrente elettrica più potente. Questa caratteristica è particolarmente importante per i veicoli elettrici, che richiedono batterie in grado di sopportare elevati livelli di stress. Sebbene il periodo di test per le batterie dei veicoli elettrici duri in genere dai tre ai quattro anni, Real Graphene è ottimista riguardo al potenziale della loro tecnologia. Ritengono che le loro batterie a base di grafene potrebbero caricare un veicolo elettrico di consumo standard in meno di un'ora, un miglioramento significativo rispetto ai tempi di ricarica attuali. 

Impatto dirompente

Tempi di ricarica più rapidi per i veicoli elettrici abilitati dalle batterie al grafene potrebbero cambiare le regole del gioco, rendendo i veicoli elettrici un'opzione più attraente per i consumatori. Inoltre, poiché le aziende mirano sempre più ad allineare le loro operazioni con le politiche ambientali, sociali e di governance (ESG), è probabile che la domanda di opzioni energetiche più pulite come le batterie al grafene cresca. Questo spostamento potrebbe stimolare ulteriori ricerche e sviluppi in questo settore, nonostante le attuali limitazioni nei finanziamenti.

Inoltre, il potenziale delle batterie al grafene va oltre i soli veicoli elettrici. Consideriamo gli elettrodomestici e gli utensili elettrici, che sono parte integrante della nostra vita quotidiana. Questi dispositivi potrebbero vedere un miglioramento significativo della loro durata e delle loro prestazioni con l'uso di batterie al grafene. Ad esempio, un trapano a batteria alimentato da una batteria al grafene potrebbe funzionare per periodi più lunghi, riducendo la frequenza di ricarica e migliorando la produttività. Allo stesso modo, gli elettrodomestici, come aspirapolvere e tosaerba, potrebbero diventare più efficienti e comodi da usare. Questi miglioramenti potrebbero portare a un cambiamento nelle aspettative e negli standard dei consumatori per tali dispositivi, influenzando i produttori ad adottare batterie al grafene.

Tuttavia, l'elevato costo di produzione del grafene rappresenta un ostacolo significativo alla sua diffusa adozione. Nonostante ciò, l'interesse mostrato da grandi aziende, come Tesla Motors, Samsung e Microsoft, per lo sviluppo di batterie al grafene è un segnale promettente. Il loro coinvolgimento potrebbe portare a progressi nelle tecniche di produzione, riducendo potenzialmente i costi e rendendo le batterie al grafene più accessibili. Questo potrebbe aprire una vasta gamma di applicazioni per questo materiale, dall'elettronica di consumo ai sistemi di energia rinnovabile.

Implicazioni della tecnologia delle batterie al grafene

Le implicazioni più ampie delle batterie al grafene possono includere:

• Diminuzioni significative del costo dei veicoli elettrici che accelerano ulteriormente l'allontanamento mondiale dai veicoli a combustione di tutti i tipi. 
• Lo sviluppo accelerato di aerei elettrici e veicoli VTOL (decollo e atterraggio verticale) per casi d'uso di consumo e commerciali, rendendo praticabile il trasporto di droni urbani e a lunga distanza.
• Investimenti del governo in reti elettriche e stazioni di ricarica modernizzate in grado di fornire elettricità in modo sicuro in un modo che consenta la ricarica rapida standard con le batterie al grafene.
• La creazione di nuovi posti di lavoro una volta che i costi di produzione diminuiscono e la produzione di massa di batterie al grafene diventa una realtà.
• Nuove industrie e opportunità di lavoro nella scienza dei materiali avanzata e nella produzione di batterie.
• Nuove normative e standard per garantire l'uso sicuro ed etico delle batterie al grafene, portando a un mercato dello stoccaggio di energia più sicuro e regolamentato.
• La disponibilità di batterie più durature e con una ricarica più rapida influenza le tendenze demografiche, con più persone, in particolare nelle aree remote, che hanno accesso a fonti di energia affidabili.

Domande da considerare

• I prodotti tecnologici, come telefoni cellulari e tablet e altri apparecchi commerciali, probabilmente dureranno molto più a lungo se alimentati da batterie al grafene. Che effetto pensi che ciò avrà sulle vendite al dettaglio e sul consumismo in generale?
• Considerando i vantaggi di un veicolo elettrico alimentato a batteria al grafene, inclusa la sua capacità di ricarica rapida, pensi che le batterie al grafene stimoleranno un maggiore interesse e possesso di veicoli elettrici?